Кремнии

Кремний және оның қосылыстарының химиялық қасиеттері

Кремний – металл емес, яғни бейметалл (металлоид) және көміртектің ұқсасы (аналогы); негізінен қосылытарында -4;0;+4 тотығу дәрежесін байқатады.

Бұл элемент қалыпты жағдайда едәуір тұрақты,бұл оның кристалдық торының құрылысы беріктігімен байланысты.

Кремний тіпті азот қышқылында да ерімейді, өйткені оның беттік ауданы тығызоксидтік жұқа қабатпен  жұқа қабатпен жабындылады да ол реакцияға кедергі жасайды. Әйтседе, ол азот және балқытқыш қышқылдар қоспасымен әрекеттеседі, өйткені фторсутекті қышқыл бұл қорғаушы қабаттың өзін ерітеді:

Кремний концентрленген сілті ерітінділерінде жеңіл ериді де кремнмй қышқылдарының тұздарын түзеді:

Тікелей  қалыпты температурада ол тек фтормен ғана әрекеттеседі:

Фторлы кремний - өткір иісті түссіз газ, оны кремнийдің  фторлы сутекпен әрекеттесуі кезінде алуға болады:

Немесе кремнеземге балқыиқыш қышқылмен әрекет еткенде:

Немесе концентрленген күкірт қышқылымен балқытқыш шпат пен құмды әлсіз қыздырғанда:

Ауада күшті түтінденеді, өйткені ол су буларымен әрекеттеседі:

Алынатын фторсутекті қышқыл әлі ыдырамаған қосылып, кремнийфторсутекті қышқылды түзеді. Бұл екінегізді өте күшті қышқыл (күші бойынша жуық), су ерітіндісінде тұрқты. Оны металдардың оксидтері мен гидроксидтері бейтараптайды да фторсиликаттарды түзеді:

Сілтілік металдардың (аммоний мен литийден басқалардың) фторсиликаттары суда айтарлықтай қиын ериді.

Хлорлы кремний - ол түссіз ұшқыш сұйықтық. Оны 400-600  температура кезіндегі құрғақ хлормен кремнийдің реакциясы нәтижесінде алады:

Немесе  құрғақ хлор ағымында аморфты кремнеземді қыздырғанда:

Хлорлы кремний жеңіл гидролизденеді де кремнтй қышқылы мен хлорлы сутекті түзеді:

аммиакпен қою түтін береді, мұны түтіннен қорғанышперде жасау үшін пайдаланады.

Кремний карбиді немесе карборунд, түссіз кристалдық зат; құм және кокс қоспасынан электрлік пеште алады:

Карборундте критсталдық тор болады,ондағы кремнийдің әрбір атомы көміртектің төрт атомымен қоршалған, және керісінше. Атомдар арсындағы ковалентті байланыстар өте берік. Сондықтан карборунд қаттылығы бойынша алмазға жақын.

Карборунд қышқылдармен әрекеттеспейді бірақ сілтілермен бірге балқытқанда кремнийт және көмір қышқылдарының тұздарын түзе отырып, бұзылады:

азот пен атмосферада жоғары қыздырғанда ыдырайды да графитті түзеді.

Кремний карбидін техникада әртүрлі қайрақ тастарды дайындау үшін пайдаланылады.

Кремнийдің тотықсыздандырғыш қасиеттерін металдардың оксидтерінен кейбір металдарды алу үшін пайдаланылады, мысалы:

Кремний металдармен әрекеттескен кезде тотықтырғыштың рөлін атқарады. Осы тұста силицидтер –металдық жылтырағы бар қатты қосылыстар түзіледі:

Оларды келесі реакцияда да алуға болмақ, мысалы:

Сілтілік және сілтілікжер металдардың силицидтері жеңіл тотығады, гидролизденеді және қышқылдар мен сілтілердің ерітінділерімен әрекеттеседі.

Көптеген металдардың силицидтеріне жоғары термотұрақтылық, ылғалға тұрақтылық және химиялық енжарлық (инерттілік) бар. Мысалы, молибденнің силициді барлық белгілі қышқылдарымен және олардың қоспаларымен әрекеттеспейді.

Периодтық жүйедегі орны

Кремний 3 периодтың, 4 топтың негізгі топшасының элементі, реттік нөмірі 14, ядросында 14 протон және 14 нейтроны бар (). Электрондар саны да 14.

Электрондық құрылысы

Электрондық қабаттарда электрондар болып бөлінеді, валенттілік электрондары .

Оларды орбитальда орналастырсақ:

Олай болса кремний қосылыстарында 2 және 4 валенттілік көрсетеді ( және - құм, - силан)              

Алынуы:   зертханада

              өндірісте  

Кремний  тау хрусталі немесе кварц () құрамында болады; ол () қиын балқитын, металдық жылтыры бар, сұр түсті қатты, оның қаттылығы алмаздан төмендеу, жартылай өтікзгіз зат.

Аморфты кремний қоңыр түсті ұнтақ, реакцияға түсуі оңай зат. Табиғатта кездесуі жағынан екінші орын

Химиялық қасиеті:

а) жай заттармен:

1)         кремний оксиді

2)        кремний фториді

3)           карборунд

4)               магний силициді

Қолданылуы:

- электроникада жжартылай өткізгіш ретнде қолданылады

карборунд – бұрғылар , тегістегіш заттар жасауда , стамоталогтялық құралдар өндірісінде , отқа , қышқылға төзімді заттар алады.

Кремний  сутекті қосылысы: силан -

Құрылымдылық формуласы: ─   

Кремний

Табиғатта таралуы:

Кремний жер қыртысының 27,6% қамтиды. Кремний қосылыстарының ең маңыздысы (кремнезем). - қосылыстары ақ саз, дала шпаты, азбест және слюда ретінде кездеседі.

Физикалық қасиеті:

табиғатта екі түрде кездеседі: кристалды және аморфты күйде.

Химиялық қаисеті:

тотығу дәрежелері -4 және +4 . активті, жоғары инертті элемент. Ол галлогендермен әрекеттеседі. Азотпен күкірт және оттекпен әрекеттседі.

қышқылдарда ерімейді:

фтор сутекпен реакцияға түседі.

сілті ерітінділерінде жақсы ериді.

кейбір металдармен қыздырып әрекеттескенде силицидтер түзеді.

силициді қышқылмен жәнесумен әрекеттеседі және ыдырау арқылы Si сутек түзеді.

алынуы.

техникалық мақсаттарда алу үшін арнаулы пештерде, кокс жоғары  температурада қыздырады:

қолданылуы.

химия өнеркәсібінде өте көп қолданылады. Өте таза фотоэлементтерде, реистерде, ғарыш ракеталарында, жасанды жер серігінде және күн сәулесі батареяларын жасауға қолданылады.

Кремний қосылыстары:

қосылыстарындағы басты элемент кремний оксиді (). Ол таза күйінде түссіз, қатты, қиын балқитын зат. Бұл заттарды қышқылдармен әрекеттестіру арқылы силикаттар аламыз:

Силикаттар техникада өндірісте, құрылыста қолданылады.

Шыныны алу үшін натрий содасы

Құрамында кремний қосылыстары болатын техникада маңызы зор материал(цемент, бетон):

Топырақтан алынған саз құрамы төмендегідей: